Justo cuando pensamos que entendemos bastante bien el Universo, vienen algunos astrónomos para cambiar todo. En este caso, algo esencial para todo lo que conocemos y vemos ha cambiado: la tasa de expansión del Universo mismo, también conocido como la Constante de Hubble.
Un equipo de astrónomos que usa el telescopio Hubble ha determinado que la tasa de expansión es entre cinco y nueve por ciento más rápida que la medida previamente. La constante de Hubble no es una curiosidad que se puede archivar hasta los próximos avances en la medición. Es parte integrante de la naturaleza misma de todo lo que existe.
"Este sorprendente hallazgo puede ser una pista importante para comprender esas partes misteriosas del universo que constituyen el 95 por ciento de todo y no emiten luz, como energía oscura, materia oscura y radiación oscura", dijo el líder del estudio y Premio Nobel Adam Riess, del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial y la Universidad Johns Hopkins, ambos en Baltimore, Maryland.
Pero antes de entrar en las consecuencias de este estudio, retrocedamos un poco y veamos cómo se mide la constante de Hubble.
Medir la tasa de expansión del Universo es un negocio complicado. Usando la imagen en la parte superior, funciona así:
- Dentro de la Vía Láctea, el telescopio Hubble se usa para medir la distancia a las variables Cefeidas, un tipo de estrella pulsante. Paralaje se usa para hacer esto, y el paralaje es una herramienta básica de geometría, que también se usa en topografía. Los astrónomos saben cuál es el verdadero brillo de las Cefeidas, por lo que compararlo con su brillo aparente de la Tierra proporciona una medición precisa de la distancia entre la estrella y nosotros. Su tasa de pulsación también ajusta el cálculo de la distancia. Las variables cefeidas a veces se denominan "criterios cósmicos" por este motivo.
- Luego, los astrónomos miran hacia otras galaxias cercanas que contienen no solo variables Cefeidas, sino también una supernova Tipo 1a, otro tipo de estrella bien entendido. Estas supernovas, que por supuesto son estrellas explosivas, son otro criterio confiable para los astrónomos. La distancia a estas galaxias se obtiene utilizando las Cefeidas para medir el verdadero brillo de las supernovas.
- A continuación, los astrónomos señalan el Hubble a las galaxias que están aún más lejos. Estos están tan distantes que no se pueden ver las Cefeidas en esas galaxias. Pero las supernovas Tipo 1a son tan brillantes que se pueden ver, incluso a estas enormes distancias. Luego, los astrónomos comparan los brillos reales y aparentes de las supernovas para medir la distancia donde se puede ver la expansión del Universo. La luz de las supernovas distantes se "desplaza hacia el rojo", o se estira, por la expansión del espacio. Cuando se compara la distancia medida con el desplazamiento al rojo de la luz, se obtiene una medición de la tasa de expansión del Universo.
- Respira hondo y lee todo eso de nuevo.
La gran parte de todo esto es que tenemos una medición aún más precisa de la tasa de expansión del Universo. La incertidumbre en la medición ha bajado al 2.4%. La parte desafiante es que esta tasa de expansión del Universo moderno no coincide con la medición del Universo temprano.
La tasa de expansión del Universo temprano se obtiene de la radiación sobrante del Big Bang. Cuando ese resplandor cósmico se mide con la sonda de anisotropía de microondas Wilkinson de la NASA (WMAP) y el satélite Planck de la ESA, produce una tasa de expansión menor. Entonces los dos no se alinean. Es como construir un puente, donde la construcción comienza en ambos extremos y debe alinearse para cuando llegue al medio. (Advertencia: no tengo idea si los puentes se construyen así).
"Comienzas en dos extremos, y esperas encontrarte en el medio si todos tus dibujos son correctos y tus medidas son correctas", dijo Riess. "Pero ahora los extremos no se encuentran en el medio y queremos saber por qué".
“Si conocemos las cantidades iniciales de cosas en el universo, como la energía oscura y la materia oscura, y tenemos la física correcta, entonces puede pasar de una medición en el momento poco después del Big Bang y usar esa comprensión para predecir cómo rápido, el universo debería expandirse hoy ”, dijo Riess. "Sin embargo, si esta discrepancia se mantiene, parece que no tenemos la comprensión correcta, y cambia qué tan grande debería ser la constante de Hubble hoy".
La razón por la que no todo suma es la diversión, y tal vez enloquecedora, parte de esto.
Lo que llamamos Energía Oscura es la fuerza que impulsa la expansión del Universo. ¿Dark Energy se está fortaleciendo? ¿O qué tal Dark Matter, que comprende la mayor parte de la masa en el Universo? Sabemos que no sabemos mucho al respecto. Quizás sepamos aún menos que eso, y su naturaleza está cambiando con el tiempo.
"Sabemos muy poco acerca de las partes oscuras del universo, es importante medir cómo empujan y tiran del espacio sobre la historia cósmica", dijo Lucas Macri, de la Universidad de Texas A&M en College Station, un colaborador clave en el estudio.
El equipo todavía está trabajando con el Hubble para reducir la incertidumbre en las mediciones de la tasa de expansión. Instrumentos como el James Webb Space Telescope y el European Extremely Large Telescope podrían ayudar a refinar la medición aún más y ayudar a abordar este problema convincente.
